各类矿床的近地表和露出地表部分，在风化作用下都要发生变化，尤其是金属硫化物矿床的变化比较强烈，这种变化称为表生变化。表生变化的结果，改变了原矿体的结构、原矿石的矿物成分和化学成分。了解这种变化特点，有助于我们推测深部矿体的类型。此外，铜、银、铀等矿床在表生变化过程中，可以发生次生富集，从而大大提高矿床的工业价值。因而了解并研究矿床的表生变化和次生富集作用具有重要意义。
一、金属硫化物矿床的表生变化
1.金属硫化物矿床的表生分带
金属硫化物矿床的地表—近地表部分，长期经受强烈的化学风化作用，可发育完整的表生分带（图7-2），自上而下为：
（1）氧化带位于潜水面以上，大致相当于地下水渗透带，自上而下发育①完全氧化亚带（铁帽）、②淋滤亚带、③次生氧化物富集亚带；
（2）次生硫化物富集带位于潜水面以下，停滞水面以上，相当于地下水流动带；
（3）原生硫化物矿石带位于停滞水面以下，相当于停滞水带。
2.金属硫化物矿床的氧化带
在氧化带，金属硫化物主要发生氧化和淋滤，还有次生氧化物的沉淀富集。
氧化使大部分矿物发生了变化，形成可溶性盐类，因而被淋滤。在氧化带表部，铁和锰的硫化物、碳酸盐最终形成氧化物或氢氧化物（褐铁矿），它们和难溶物质如粘土等残留地表，构成铁帽。
图7-2 硫化物铜矿床表生变化及分带示意图
（引自袁见齐等，1985）
氧化带内有两种主要的化学变化，一种是某些矿物被氧化、溶解和搬运；另一种是使硫化物矿物转变成氧化矿物。氧化带中的硫化物一般都很容易转变为硫酸盐，特别是硫化物矿石中常见的黄铁矿和磁黄铁矿，氧化后形成硫酸（亚）铁和硫酸，对其他硫化物矿物的分解发挥着重要作用。化学反应方程式如下：
FeS2（黄铁矿）+4O2+H2O→FeSO4+H2SO4
硫酸亚铁很不稳定，进一步氧化生成硫酸铁：4FeSO4+2H2SO4+13O2→2Fe2（SO4）3+2H2O或
12FeSO4+3O2+6H2O→4Fe2（SO4）3+4Fe（OH）3
硫酸铁水解后生成氢氧化铁及硫酸：Fe2（SO4）3+6H2O→2Fe（OH）3+3H2SO4黄铁矿等铁硫化物的氧化产物中，氢氧化铁继而转变成褐铁矿和赤铁矿保留下来，而硫酸铁则是一种很强的氧化剂，能促使铁、铜、铅、锌等硫化物氧化成硫酸盐：FeS2+Fe2（SO4）3→3FeSO4+2S
CuFeS2（黄铜矿）+2Fe2（SO4）3→CuSO4+5FeSO4+2S
ZnS（闪锌矿）+4Fe2（SO4）3+4H2O→ZnSO4+8FeSO4+4H2SO4
PbS（方铅矿）+Fe2（SO4）3+H2O+3O2→PbSO4+2FeSO4+H2SO4
可见，金属硫化物在氧化带中先氧化成金属硫酸盐；由于 CuSO4、ZnSO4等是易溶的，因而被淋失带出氧化带，PbSO4难溶则在氧化带中沉淀下来生成铅钒。在某些情况下，铜和锌等也可在氧化带中形成堆积，如由于围岩或脉石矿物中含有大量碳酸盐或硅质岩，ZnSO4可形成菱锌矿（ZnCO3）、异极矿（Zn4Si2O7［OH］2·H2O），CuSO4可形成孔雀石、蓝铜矿和硅孔雀石；或由于在干燥条件下因蒸发生成胆矾、水胆矾等矿物，在氧化带中残留下来。Fe2（SO4）3是一种难溶的胶体化合物，在原地沉淀、脱水后变成褐铁矿、水针铁矿、针铁矿、水赤铁矿、赤铁矿，在氧化带残留富集形成“铁帽”。
金属硫化物矿床露头氧化后常形成铁帽，铁帽可以保留原生硫化物的某些可供鉴别的特征，因而详细研究铁帽的特征，就可能判断深部是否有硫化物矿体存在及其类型和规模大小。铁帽一般多呈疏松多孔构造，这种构造多由纤细的硅质褐铁矿交织薄膜构成骨架，骨架间空洞充填了疏松状褐铁矿及次生矿物。不同矿床留下的铁帽是有差别的，主要表现在铁帽的颜色、孔穴形态、构造及其次生矿物不同。如栗色、棕色、橘红色系由含铜硫化物氧化而成；砖红色是由黄铁矿氧化而成；黄褐色及浅棕色则是闪锌矿变化的结果。再如，褐铁矿呈“立方体核”和“菱形网状”的蜂窝状构造，指示出原生硫化物中方铅矿的存在；三角形的褐铁矿网孔，是由斑铜矿变来的。此外，铁帽中残留的金属氧化物（赤铜矿、锑华等）、碳酸盐和硫酸盐类矿物（白铅矿、铅矾、孔雀石等），也可帮助判断下部原生硫化物矿床的类型或成分。
3.硫化物矿床的次生富集带
从硫化物矿床氧化带中淋滤出来的某些金属易溶硫酸盐溶液，当渗透到潜水面之下的还原环境时，便以交代原生硫化物的方式生成新的硫化物，这些新的硫化物称为次生硫化物。例如，当硫酸铜溶液交代原生硫化物时，便可产生辉铜矿、铜蓝等次生铜矿物，其反应式如下：
14CuSO4+5FeS2（黄铁矿）+12H2O→7Cu2S（辉铜矿）+5FeSO4+12H2SO4
CuSO4+PbS（方铅矿）→CuS（铜蓝）+ PbSO4（铅钒）
CuSO4+ZnS（闪锌矿）→CuS（铜蓝）+ ZnSO4
CuSO4+CuFeS2（黄铜矿）→2CuS（铜蓝）+FeSO4
3CuSO4+5CuS（铜蓝）+4H2O→4Cu2S（辉铜矿）+4H2SO4
交代反应的结果，大幅度提高原矿石中的金属含量，这类次生富集金属的作用称为次生富集作用。次生富集矿石的品位，可较原生矿石提高几倍至几十倍。在某些情况下，不具工业价值的原生含矿岩石，经次生富集作用可变为矿石甚至是富矿石。发生这种次生硫化物富集作用的地带，即为硫化物矿床的次生富集带。
值得指出，硫酸盐溶液交代原生硫化物，通常是按元素的亲硫性顺序进行的，这一序列称为修曼序列，其顺序为：Hg—Ag—Cu—Bi—Cd—Pb—Zn—Ni—Co—Fe—Mn，由前至后，元素的亲硫性变小。在这个序列前面的金属盐类，可以交代位于其后面的金属硫化物，产生位于前面的金属硫化物（次生硫化物）沉淀，同时位于后面的金属形成硫酸盐而进入溶液，相反的情况一般是不存在的。如铜的硫酸盐溶液可以交代铅、锌、铁、钴等原生硫化物，但不能交代汞、银的原生硫化物。
二、金属氧化物或含氧盐矿床的表生变化
1.含铁石英岩（贫铁）矿床的表生变化
前寒武纪有大量的含铁石英岩（条带状磁铁矿）型矿石，它们经过长期的表生变化而形成富铁矿石，大大提高了矿床的工业价值。表生的过程首先是原（含Fe30%以下）贫矿石中淋去氧化硅和碳酸盐类，留下富铁残余物，Fe含量升高到50%～60%，原来的磁铁矿氧化为赤铁矿，矿石呈多孔状；其次，在淋滤矿石的孔穴和条带状空隙中再沉淀氧化铁，主要是针铁矿，使矿石的铁含量较被淋滤的多孔矿石更高，氧化硅含量更低，矿石中残留有原条带构造；最后，铁氧化物重结晶和失水产生青灰色块状赤铁矿，几乎无层状构造残余，含铁可达60%以上。
2.碳酸锰矿床的表生变化
在表生条件下，原生碳酸锰矿石（由菱锰矿、锰方解石及钙锰矿组成）经氧化使低价碳酸锰变成稳定的高价锰化合物，填充于碳酸锰矿石裂隙中，或呈网格状构造残留于原地。氧化锰矿物有软锰矿（MnO2）、硬锰矿（mmnO·MnO2·nH2O）等。次生氧化矿石的含锰量较原生碳酸锰矿石要高。
都是黑色的。
CuS（硫化铜）呈黑褐色，极难溶，是最难溶的物质之一（仅次于硫化银、硫化汞、硫化钯和硫化亚铂等），因为它的难溶性使得一些看似不可以发生的反应能够发生。
Cu₂S（硫化亚铜）呈黑色或灰黑色，在自然界中形成辉铜矿。硫化亚铜只有很窄的化学计量变化范围： Cu1.997S至Cu2.000S。
扩展资料
硫化铜（靛铜矿）以六方晶系形式结晶，也存在一种不定型的高压形式，是以拉曼光谱学为基础，被描述为一种扭曲的靛铜矿形式的结构。由铜(II)乙二胺配合物与硫脲在常温下反应也可得一种不定型的半导体硫化铜，在30°C时转化为靛铜矿结构。
硫化铜的晶体结构被多次报道，Wells形容此结构“特别”，它与氧化铜的晶体结构很不相同，但与硒化铜（CuSe）的结构相似。
硫化铜晶胞包含6个CuS（12个原子），其中：
（1）4个铜原子成四面体结构；
（2）2个铜原子成平面三角形结构；
（3）2对硫原子的距离仅207.1 pm，证明了S-S键（二硫键）的存在；
（4）剩下的两个硫原子形成围绕铜原子的三角形结构，并且这两个硫原子也被5个构成五角双锥结构的铜原子围绕；
（5）二硫键中的两个硫原子中的一个与3个四面体构型的铜原子配位。
参考资料来源：百度百科--硫化铜
参考资料来源：百度百科-硫化亚铜
欢迎分享，转载请注明来源：内存溢出
微信扫一扫
支付宝扫一扫
评论列表（0条）